高溫靜應(yīng)變測量

惠斯通電橋的三種測量不確定度來源：

1） 任何載流導(dǎo)線上的電阻（圖1中R wire 1, Rwire 2）都會導(dǎo)致應(yīng)變計靈敏度降低。使用通道增益可以補(bǔ)償降低的靈敏度，但是測試過程中延長線的電阻會隨溫度變化，造成乘常數(shù)測量不確定度。

2）3線制惠斯通電橋的連接依靠載流導(dǎo)線（wire1, wire 2）電阻溫度系數(shù)（TCR）的精確匹配來保持電橋平衡。即使測試過程中這些導(dǎo)線上最輕微的熱變化也可以使電橋輸出產(chǎn)生顯著的直流漂移。這種“零漂移"誤差無法從測試件的機(jī)械應(yīng)變區(qū)分出來，這樣就造成了一個加常數(shù)測量不確定度。

2） 3線制惠斯通電橋的連接在物理和電氣上均不對稱，無法抑制靜電噪聲。為了消除靜態(tài)測量時的噪聲拾取，3線制電路必須使用濾波器充分濾波，因此不適合在嘈雜的環(huán)境中同時測量靜態(tài)和動態(tài)信號。

高溫應(yīng)變測量的最佳技術(shù)

4線制開爾文連接（<250℃時的最佳解決方案）采用對稱恒流激勵技術(shù)的4線制開爾文連接，是高溫下使用溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計進(jìn)行測量的最佳方式(<250℃)。恒流激勵而不是恒壓激勵的采用使得工作片在任何導(dǎo)線電阻下都能得到精確的激勵。由于高阻抗感應(yīng)線測量的只是應(yīng)變信號，4線制連接*消除了應(yīng)變計靈敏度下降和零點漂移的誤差，而不用擔(dān)心4根導(dǎo)線的匹配特性。由于感應(yīng)線是對稱的，放大器的共模抑制（CMR）提供了高抗噪能力，允許使用同一片應(yīng)變計進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)的測量。

5線制惠斯通電橋連接（>250℃時的最佳解決方案）在大約250℃以上的更高溫度下，沒有適宜的溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計可以使用。視應(yīng)變的補(bǔ)償是通過一個補(bǔ)償片與工作片的半橋連接來實現(xiàn)。補(bǔ)償片應(yīng)小心放置，使之處在與工作片相同的熱環(huán)境下，同時避免機(jī)械過程造成的應(yīng)變。由于補(bǔ)償片暴露在與工作片*相同的熱環(huán)境下，讀數(shù)中的視應(yīng)變部分就在半橋電路中抵消了。3線連接有時會被用于調(diào)理遠(yuǎn)端半橋。然而，這種電路也具有同單臂電路一樣的三種不確定度來源：靈敏度降低、零點漂移和抗噪能力差。在較高溫度的情況下，鎳合金導(dǎo)線由于其強(qiáng)度高、耐腐蝕性而被用于應(yīng)變計的連接。但是這些合金具有非常高的電阻，加劇了上述的所有問題。通過使用兩根額外的導(dǎo)線用于遠(yuǎn)端感測，5線制惠斯通電橋電路確保適當(dāng)?shù)募顐鬟f到半橋，并解決了靈敏度降低和零點漂移問題。仍應(yīng)當(dāng)注意的是，5線制半橋電路也容易拾取噪聲，必須在信號調(diào)理器中充分濾波，因此不適合動應(yīng)變測量。